Нет больше инъекций инсулина?

Нет больше инъекций инсулина?

Инкапсулированные клетки поджелудочной железы предлагают возможное новое лечение диабета

У пациентов, страдающих диабетом 1 типа, иммунная система атакует поджелудочную железу, в конечном итоге оставляя пациентов без возможности естественного контроля уровня сахара в крови. Эти пациенты должны тщательно следить за количеством сахара в крови, измеряя его несколько раз в день, а затем вводить инсулин, чтобы поддерживать уровень сахара в крови в пределах нормы. Тем не менее, точный контроль уровня сахара в крови трудно достичь, и в результате пациенты сталкиваются с целым рядом долговременных медицинских проблем.

Многие исследователи считают, что лучшим лечением диабета будет замена разрушенных островковых клеток поджелудочной железы здоровыми клетками, которые могут контролировать глюкозу и выделять инсулин. Этот подход использовался у сотен пациентов, но у него есть один существенный недостаток - иммунная система пациентов атакует трансплантированные клетки, требуя от пациентов принимать иммунодепрессанты до конца жизни. Недавно исследователи разработали материал, который можно использовать для инкапсуляции островковых клеток человека перед их трансплантацией. В тестах на мышах они показали, что эти инкапсулированные клетки человека могут излечивать диабет до шести месяцев, не вызывая иммунного ответа.

Хотя необходимы дополнительные исследования, этот подход «потенциально может дать диабетикам новую поджелудочную железу, защищенную от иммунной системы, которая позволит им контролировать уровень сахара в крови, не принимая наркотики. Это мечта», - говорит Дэниел Андерсон, Сэмюэль А. Голдблит, доцент кафедры химической инженерии Массачусетского технологического института, член Института интегральных исследований рака им. М.И. Коха и Института медицинской инженерии и науки (IMES), а также научный сотрудник кафедры анестезиологии Бостонской детской больницы.

Андерсон является старшим автором двух исследований, описывающих этот метод в 25 января в выпусках Nature Medicine и Nature Biotechnology . Исследователи из Гарвардского университета, Университета Иллинойса в Чикаго, Диабетического центра Джослин и Медицинской школы Университета Массачусетса также внесли свой вклад в исследование.

Инкапсулирующие клетки

С 1980-х годов стандартным лечением больных диабетом являются инъекции инсулина, вырабатываемого генно-инженерными бактериями. Несмотря на свою эффективность, этот тип лечения требует больших усилий со стороны пациента и может вызвать значительные колебания уровня сахара в крови.

По настоянию директора JDRF Джулии Гринштейн, Андерсон, Лангер и его коллеги несколько лет назад решили разработать способ сделать трансплантацию инкапсулированных островковых клеток жизнеспособным терапевтическим подходом. Они начали с изучения химических производных альгината, материала, первоначально выделенного из бурых водорослей. Альгинатные гели могут быть сделаны для инкапсуляции клеток без их повреждения, а также позволяют молекулам, таким как сахар и белки, проходить через них, позволяя клеткам внутри чувствовать и реагировать на биологические сигналы.

Тем не менее, предыдущие исследования показали, что, когда альгинатные капсулы имплантируются у приматов и людей, вокруг капсул образуется рубцовая ткань, что делает устройства неэффективными. «Мы решили использовать подход, при котором вы бросаете очень широкую сеть и смотрите, что вы можете поймать», - говорит Артуро Вегас, бывший доктор медицинских наук из MIT и Бостонской детской больницы, который в настоящее время является доцентом в Бостонском университете. Вегас - первый автор статьи « Биотехнология природы» , соавтор статьи «Медицина природы» и автор статьи «Биотехнология природы». «Мы создали все эти производные альгината, прикрепив различные небольшие молекулы к полимерной цепи, в надежде, что эти модификации малых молекул каким-то образом дадут ему возможность предотвратить распознавание иммунной системой».

Создав библиотеку из почти 800 альгинатных производных, исследователи провели несколько раундов испытаний на мышах и нечеловеческих приматах. Один из лучших из них, известный как триазолтиоморфолин диоксид (TMTD), они решили продолжить исследования в тестах на диабетических мышах. Они выбрали штамм мышей с сильной иммунной системой и имплантировали островковые клетки человека, инкапсулированные в TMTD, в область брюшной полости, известную как внутрибрюшинное пространство.

Клетки островков поджелудочной железы, использованные в этом исследовании, были получены из стволовых клеток человека с использованием методики, недавно разработанной Дугласом Мелтоном, профессором Гарвардского университета, автором статьи « Медицина природы» .

После имплантации клетки сразу же начали вырабатывать инсулин в ответ на уровень сахара в крови и смогли контролировать уровень сахара в крови на протяжении всего исследования, 174 дня.

«По-настоящему захватывающей частью этого было то, что у мышей, обладающих иммунитетом, была возможность показать, что эти инкапсулированные клетки выживают в течение длительного периода времени, по крайней мере, шести месяцев», - говорит Омид Вайсех, старший постдок из Коха. Институт и Бостонская детская больница и соавтор статьи «Медицина природы». «Клетки могут ощущать глюкозу и секретировать инсулин контролируемым образом, уменьшая потребность мышей в инъецированном инсулине».

Исследователи также обнаружили, что капсулы диаметром 1,5 миллиметра, сделанные из их лучших материалов (но не несущих островковых клеток), могут быть имплантированы во внутрибрюшинное пространство нечеловеческих приматов в течение по крайней мере шести месяцев без образования рубцовой ткани. «Объединенные результаты этих двух работ позволяют предположить, что эти капсулы обладают реальным потенциалом для защиты трансплантированных клеток у пациентов-людей», - говорит Роберт Лангер, профессор Института Дэвида Х. Коха в MIT, старший научный сотрудник Бостонской детской больницы, и Автор на обеих работах. «Мы так рады, что это исследование в области трансплантации клеток достигло этих важных этапов».

Чери Стаблер, адъюнкт-профессор биомедицинской инженерии в Университете Флориды, говорит, что этот подход впечатляет, потому что он решает все аспекты проблемы доставки островковых клеток, включая поиск источника клеток, предотвращение иммунного ответа и разработку подходящей доставки материал.

«Это настолько сложная, многоплановая проблема, что важно привлечь к ней людей из разных дисциплин», - говорит Стаблер, который не принимал участия в исследовании. «Это отличный первый шаг к клинически значимой клеточной терапии диабета I типа».

Инсулиновая независимость

Теперь исследователи планируют провести дальнейшие испытания своих новых материалов на нечеловеческих приматах с целью в конечном итоге провести клинические испытания у пациентов с диабетом. В случае успеха такой подход может обеспечить долгосрочный контроль уровня сахара в крови для таких пациентов. «Наша цель - продолжать усердно работать, чтобы воплотить эти многообещающие результаты в терапию, которая может помочь людям», - говорит Андерсон.

«Быть независимым от инсулина является целью», - говорит Вегас. «Это был бы современный способ сделать это лучше, чем любая другая технология. Клетки способны обнаруживать глюкозу и выделять инсулин гораздо лучше, чем любая технология, которую мы смогли разработать».

Исследователи также изучают, почему их новый материал работает так хорошо. Они обнаружили, что наиболее эффективные материалы были модифицированы молекулами, содержащими триазольную группу - кольцо, содержащее два атома углерода и три атома азота. Они подозревают, что этот класс молекул может повлиять на способность иммунной системы распознавать материал как чужеродный.